Question

构造演化与煤层气富集

Answer 1

有利的构造演化对于煤层气生成与赋存的匹配极为有利。印支期和燕山期构造演化对鄂尔多斯盆地聚气区上古生界煤的生气具有重要控制作用，而喜马拉雅期构造演化对于该区煤层气的富集成藏影响深刻。燕山期和喜马拉雅期的构造演化对于西北侏罗纪含煤盆地煤的生气和赋存具有极为重要的影响。

1.准噶尔盆地构造演化与煤层气富集

燕山运动—喜马拉雅运动控制着盆地侏罗系的构造变形，也直接影响着煤层气的生成、运移和聚集分布。

侏罗系广泛分布于盆地中，昌吉坳陷区埋深达万米。热史分析表明，盆地地温场存在不均衡，东西处于同一埋深的侏罗系受热程度不一，如莫索湾背斜盆参2井4500 m处实测R_O值刚刚达到成熟门限，而彩南地区侏罗系在2600 m埋深就可达到成熟阶段。按盆地侏罗系埋深及受热史，侏罗系煤系生烃区主要位于昌吉坳陷内，北部边界可达莫索湾凸起和彩南凸起上。生气期为新第三纪—第四纪。因此，昌吉坳陷和乌鲁木齐山前坳陷周缘的燕山—喜马拉雅构造带为煤层气的有利聚集场所，如煤系生气区北侧的莫索湾和白家海构造和生烃区之南的山前背斜带均有利于煤层气聚集。

燕山运动使侏罗系在构造上呈现褶皱、断裂及不整合等现象，自然也形成了多种类型的圈闭，特别是形成了一些古隆起，如莫索湾背斜、拐4井和沙门子古隆起等。后期因喜马拉雅运动造成盆地北升南降，使众多古背斜发生倾斜成为鼻状构造或者造成古背斜圈闭面积和闭合度减小，使可能含气的古背斜圈闭中的气体逸出和散失。在气体散失方向上是寻找隐蔽气藏的有利场所。

燕山运动亦使侏罗系地层遭受剥蚀致使气藏受到破坏和散失。燕山运动第一、第二幕，盆地区域性抬升，构造高部位遭受剥蚀。如石南1井侏罗系三工河组顶部的区域性盖层剥蚀严重，使圈闭封盖条件丧失。盆地东部燕山运动表现强烈，对煤层气的破坏作用显著，如北三台凸起燕山期隆升幅度大，其顶部侏罗系、三叠系、二叠系皆剥蚀殆尽，石炭系直接出露，使早期聚集的油气皆遭散失。盆地西北缘侏罗系呈超覆型沉积，深层已聚集的油气沿着燕山期形成的断裂通道向上运移至侏罗系地层。燕山运动形成了沟通深浅层的正断层，使深层聚集的油气沿正断层向上运移至地表逸散和在浅层聚集。

燕山运动对煤层气的聚集作用也表现得十分显著，主要表现在形成了低缓幅度的圈闭，这些圈闭成为源自侏罗系煤层气的有利聚集场所，盆地东部的圈闭、南缘齐古背斜、腹部莫索湾背斜、彩南地区和马庄等地均为煤层气的有利聚集场所。

喜马拉雅运动对煤层气的控制作用表现为：①促使侏罗系煤层成熟并可大量排烃；②造成煤层气的聚集及大量散失。

喜马拉雅运动使天山大幅度隆升，重力均衡作用造成山前坳陷剧烈沉降并接受了巨厚的第三系—第四系沉积物，从而使山前坳陷区内的侏罗系埋深普遍加大，最深可达10000 m。足够的埋深、足够的热能使侏罗系成熟并可大量的生烃、排烃，使山前坳陷区成为煤层气的供应区。相反，在盆地北部喜马拉雅期沉降区，侏罗系煤系因埋藏浅则达不到成熟阶段。准噶尔盆地侏罗系煤系生气区主要位于中央隆起之南的昌吉坳陷。

2.塔里木盆地构造演化与煤层气富集

塔里木盆地是大型组合叠加盆地。它是古生代陆表海覆盖的地台型盆地、中生代断陷型、山前坳陷型组合盆地与新生代中间地块型盆地的叠加盆地。海西期构造活动结束了塔里木地台发展历史。在泥盆纪末，海西期第一幕主要表现为区域整体抬升，塔北、塔中隆起遭受严重剥蚀，使石炭系与下伏地层呈不整合。二叠纪末，海西期第二幕则使台隆急剧抬升、断褶，并伴有岩浆活动。中生代印支期，构造活动也主要是抬升作用为主，使侏罗系煤系地层与下伏地层呈角度不整合接触，坳陷内形成大型开阔褶皱和逆冲断裂，有利于煤层气保存富集。燕山期构造活动导致盆内形成“三隆四坳”的构造格局，并且由于天山和昆仑山的生长，在山前形成的坳陷沉积了巨厚的中生界煤系地层，具有良好的煤层气开发前景。喜马拉雅期构造活动导致天山、昆仑山继续上升，盆地内部表现为相对下降，但在山前坳陷表现强烈，使新生界地层强烈褶皱，逆冲断层发育。

塔北坳陷带包含了库车坳陷、塔北隆起、满加尔坳陷。晚三叠世及早—中侏罗世，库车坳陷北缘发育河湖沼泽相、湖沼相含煤碎屑岩建造，向南至拜城—轮台一线以北地区则为较深水湖区，聚煤作用明显减弱。中新生代拜城—库车一带沉积达万米以上，形成巨厚煤层，在开阔褶皱和逆冲断裂发育处形成煤层气藏，如阿艾和俄霍布拉克等地。

西南坳陷受和田断裂和塔拉斯-费尔干纳大断裂所控制，西南坳陷西端处在南天山褶皱带与昆仑山褶皱带两大活动带复合部位，早—中侏罗世构造活动强烈，沉降幅度大，与南天山褶皱带西端托云坳陷都受费尔干纳大断裂控制，相互连通，形成一狭长的坳陷带。整个坳陷为南深北浅的箕状。昆仑山前，断续分布下—中侏罗统煤系地层，主要是受强烈聚煤期后构造运动改造所致。库斯拉普盆地是塔西南最大的含煤盆地，为断陷型，构造复杂，不利于煤层气富集保存。

东南坳陷受车尔臣河断裂和阿尔金大断裂控制，也为南深北浅的箕状坳陷：下—中侏罗统在阿尔金山前断续零星出露，以江格萨依一带较好，煤层气资源前景不大。

3.吐哈盆地构造演化与煤层气富集

吐哈盆地是由不同时代、不同性质沉积盆地叠加而成的复合盆地，处在中国西部三大板块的汇合处，边界条件十分复杂。吐哈盆地煤系地层主要构造线方向由西向东为北东—北西—北东—北西，呈“W”形特点。北东向构造主要发育在西部的托克逊凹陷和台北凹陷鄯善构造以东至了墩隆起；北西向构造主要在台北凹陷西部地区、艾丁湖斜坡和哈密凹陷。形成这种“W”形构造主要是受基底背景和周边山系的影响。喀拉乌成山、博格达山、哈尔里克山构成盆地北部边界。这些山体不同时期、不同规模的活动，控制着盆地内主要构造走向。印支运动时期哈尔里克山活动，产生一系列北西向构造；燕山运动时期喀拉乌成山活动，产生一系列北东向构造，两组构造彼此穿插，形成燕山期盆地网状构造格局。喜马拉雅期博格达山的隆升，产生近南北向挤压应力，复合、调整原有构造并形成一些近东西向延展的构造和近南北走向直立断层。受多期构造变动的叠加复合的作用，吐哈盆地总体上以南北向分带为基本特征，盆地（主要是吐鲁番坳陷北部凹陷带）出现构造成带分布特点。吐哈盆地构造演化特征决定了聚煤中心亦呈近东西向展布，吐哈东西两侧野马泉矿区和艾维尔沟由于博罗科努-阿其克库都克深大断裂活动引发中新生代岩浆侵入和深部热向浅部释放导致高变质煤发育，有利于煤层气生成和富集成藏。

4.柴达木盆地构造演化与煤层气富集

柴达木盆地及祁连山含煤区属于秦祁昆地槽褶皱带。秦祁昆地槽褶皱系是北以走廊过渡带与阿拉善地块呈过渡关系，南以东昆仑山南缘断裂带与松潘甘孜地槽褶皱系为界，西被阿尔金山所截，向东延伸到秦岭，总体走向为北西—北西西的加里东地槽褶皱系。北部祁连山地槽形成于中寒武世，南部昆仑山始于晚奥陶世，在古中国地台南部边缘解体后形成一系列规模不等的古生代裂陷槽，连同隆起带在内，形成隆坳相间，且大体平行排列的带状构造格局。古地台的解体时间及裂陷槽的规模显示了北早南晚、北强南弱的演化规律。

侏罗纪在山前和山间盆地中接受含煤岩系沉积，木里煤田和柴北缘侏罗纪含煤地层均在此期形成。中生代侵入岩分布于都兰-鄂拉山和西秦岭印支期褶皱带。柴北缘隆起带从元古代-印支期均有岩体侵入。各期岩体展布方向和区域构造线总体走向一致，反映了岩体侵入通道受区域地质构造控制。在木里江仓、热水等地由于地幔相对上隆和深大断裂多期活动而出现异常热叠加变质作用形成高变质煤，对煤层气富集有利。

柴达木盆地和祁连山地区内各煤田主要受祁-吕-贺“山字型构造”西翼的弧形构造、西域系及东西向构造的复合控制。分布于祁连山区的煤田属山间盆地型沉积，受北西西向构造控制，并受北东向构造分割，呈长条状展布。祁连山地区早—中侏罗世含煤盆地构造变形中等，煤层赋存在北西向或南北向不对称向斜内，向斜两翼多被逆冲断裂切割，煤层气相对富集矿区分布零散。柴北缘煤田属山前坳陷型沉积，受北西向和区域性东西构造带的复合控制，压扭性构造发育，喜马拉雅运动影响造成今日的“S”型次级构造。柴北缘构造变形以走向逆冲断层切割为主，煤级较低，煤层气含量不高，不易于形成煤层气藏。

5.鄂尔多斯盆地构造演化与煤层气富集

鄂尔多斯盆地是叠合在华北地台基础上形成的大型中生代盆地，构造简单。在海西—印支期上古生界煤层埋深加大；印支期末—燕山期初，盆地整体抬升遭受剥蚀而使煤层埋深变浅；燕山期初，盆地接受沉积埋深再度加大；燕山期末，地壳抬升而结束了盆地发育史。印支期末—燕山期初的构造抬升的幅度较小，煤层埋藏特征对煤层气保存没有显著影响；燕山期末—喜马拉雅期初在盆地中心部位煤层埋深对煤层气保存影响不大，但在盆地边缘地带煤层埋深对煤层气保存条件影响深刻。

印支期，盆地主体表现为SN向挤压应力场，在盆地南部边缘地带形成一系列EW向次级褶皱和断裂。规模较大的褶皱主要分布在铜川矿区，煤层气在轴部或翼部往往相对富集。盆地东缘，印支期构造应力场作用在单斜的区域构造背景上形成近EW向的离柳宽缓鼻状构造，鼻状背斜的轴部发育近EW的地堑，向西可延伸至吴堡勘探区，成为煤层气富集的有利构造。燕山期，盆地主体遭受NW-SE向挤压构造应力场作用。韩城矿区南部边缘出现强烈挤压构造带或推覆带，同时伴随产生了规模较大的压性断裂，挤压性构造与二次生气作用同时发生而有利于煤层气保存，但煤层层间滑动导致北部出现构造煤使煤储层渗透率降低。在盆地东北部，发育了一系列NW向小型正断层或NE-NNE向次级褶皱，前者导致煤层气散失，后者具有局部富集煤层气的构造条件。盆地东南缘的乡宁矿区等地，也发育NNE向的次级褶皱，亦有利于煤层气富集。

喜马拉雅期，盆地整体全面抬升，上古生界煤层生气作用停止，盆地边缘浅部煤层卸压脱气，构造应力场挤压方向转变为NE方向为主，先期的压性断裂多变为张性，并形成大量东西或NE向正断层组，不利于煤层气保存。盆地南缘渭河地堑的形成，使渭北煤田的铜川、蒲白、澄合矿区煤层气沿正断层大量散失。韩城矿区南部先压后张且现今表现为正断层性质的构造较为发育，造成象山、马沟渠、燎原等矿的煤层气含量相对较低，但次级构造轴部向深部一侧的含气量往往较高，如象山背斜、英山背斜等。